Устройство для измерения свойств высокотемпературных сверхпроводников в электромагнитных полях

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности и чувствительности измерений. В дисковом диэлектрическом резонаторе 1 возбуждается волноводом 4 стоячая волна типа шепчущей галереи, образованная наложением волн, падающих на металлическое зеркало 2 и образец 3 и отраженных от них. Вследствие локализации поля волны этого типа у цилиндрической границы раздела диэлектрика и внешней среды пятно поля на образце 3 имеет размеры порядка длины волны в диэлектрике. Это позволяет проводить структурные измерения образцов 3 высокотемпературных сверхпроводников локально по их поверхности путем сканирования пятна поля при перемещении образца 3. Для возбуждения колебаний в резонаторе 1, в случае его выполнения из анизотропного кристалла лейкосапфира с секторным вырезом, при центральном угле а 180° кристалл должен быть ориентирован так, чтобы его оптическая ось была параллельна основаниям резонатора 1 и поверхности его секторного сечения, 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 22/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4654971/09 (22) 27.02,89 (46) 07.02.91. Бюл. № 5 (71) Институт радиофизики и электроники

АН УССР (72) А,Я. Кириченко, С.Н. Харьковский и Н.Т. Черпак (53) 621,317.39(088.8) (56) Electron. Lett, 1987, ч. 23, ¹ 23, р. 12251226.

Кириченко А.Я, Черпак Н.Т, Квазиоптические диэлектрические резонаторы в исследованиях высокотемпературных сверхпроводников. Препринт МРЭ АН УССР, г. Харьков, № 369, 1988, с. 27. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СВОЙСТВ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ

СВЕРХПРОВОДНИКОВ В ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЯХ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения — повышение точности и чувствительности измерений.

В дисковом диэлектрическом резонаторе 1

„„Я „„1626137 А1 возбуждается волноводом 4 стоячая волна типа "шепчущей галереи", образованная наложением волн, падающих на металлическое зеркало 2 и образец 3 и отраженных от них. Вследствие локализации поля волны этого типа у цилиндрической границы раздела диэлектрика и внешней среды пятно поля на образце 3 имеет размеры порядка длины волны в диэлектрике. Это позволяет проводить структурные измерения образцов 3 высокотемпературных сверхпроводников локально по их поверхности путем сканирования пятна поля при перемещении образца 3. Для возбуждения колебаний в резонаторе 1, в случае его выполнения из анизотропного кристалла лейкосапфира с секторным вырезом, при центральном угле а =180 кристалл должен быть ориентирован так, чтобы его оптическая ось была параллельна основаниям резонатора 1 и поверхности его секторного сечения, 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1626137

10

Изобретение относится к измерительной технике для определения электромагнитных характеристик проводящих сред и может быть использовано для измерения зависимости импедансных свойств высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) от температуры, магнитного поля, амплитуды и частоты электромагнитных полей.

Цель изобретения — повышение точности и чувствительности.

На фиг. 1 изображено устройство для измерения свойств высокотемпературных сверхпроводников в электромагнитных полях; на фиг. 2 — устройство с дисковым диэлектрическим резонатором, выполненным иэ лейкосапфира.

Устройство содержит дисковый диэлектрический резонатор 1 с секторным вырезом, в котором на поверхности одного радиального сечения установлено металлическое зеркало 2, а на поверхности другого радиального сечения размещен образец 3. Резонатор 1 возбуждается диэлектрическим волноводом 4, B другой конструкции устройства (фиг. 2) резонатор 1 выполнен из лейкосапфира так, что центральный угол а между радиусами выреза равен 180, при этом оптическая ось С кристалла резонатора 1 параллельна основаниям резонатора 1 и поверхности 3 его секторного сечения.

Устройство работает следующим образом, В резонаторе 1 диэлектрическим волноводом 4 возбуждается стоячая волна типа

"шепчущей галереи", образованная наложением падающих и отраженных волн от металлического зеркала 2 и от образца 3, Резонансные частоты резонатора 1 определяются выражением п=Сп/LU, где С вЂ” скорость света в свободном пространстве;

0 — замедление волны в резонаторе;

L — длина пути волны между отражателями, на которой укладывается и длин волн.

Изменение Ь и С4 при изменении температуры или замене образцов характеризуют изменение соответственно мнимой и действительной части импеданса исследуемой части поверхности образца. При этом учитывается, что в длину L входит глубина скин-слоя д образца. Определяем изменение глубины скин-слоя Лд

AB К h,f/ff г, .где К-Сл/U — постоянный коэффициент для данного и, соответствующего f> и fz при их малом различии Лf= fg f1, что соответствует реальным Лд.

По непосредственно измеряемым резонансным частотам fi u fz определяется изменение глубины скин-слоя. Вследствие локализации поля волны типа "шепчущей галереи" у цилинидрической границы раздела диэлектрика и внешней среды пятно поля на образце 3 имеет размеры порядка длины волны в диэлектрике, Это позволяет проводить структурные измерения образцов 3

ВТСП локально по их поверхности путем сканирования пятна поля при перемещении образца 3.

При экспериментальном исследовании возбуждения диэлектрических резонаторов

1 из аниэотропного кристалла лейкосапфира секторным вырезом установлено, что для возбуждения колебаний в таком резонаторе

1 необходимо, чтобы при центральном угле а =180 (фиг. 2) кристалл должен быть ориентирован так, чтобы его оптическая ось С была параллельна основаниям резонатора 1 и поверхности его секторного сечения.

Устройство позволяет непосредственно по измеренным резонансным частотам определять изменение глубины скин-слоя образцов ВТСП. При этом эти измерения и характер изменения активной и реактивной части импеданса в СВЧ-диапазоне можно определять при структурных измерениях образцов локально по их поверхности. Кроме того, в устройстве отсутствует эффект вырождения колебаний и связанное с ним расщепление резонансных частот используемого резонатора. В устройстве можно измерять образцы. малых размеров (сравнимых с длиной волны), существуют широкие возможности проведения исследований во внешних магнитных полях разной напряженности, в широком интервале температур и рабочих частот, при нахождении образца как в нормальном, так и в сверхпроводящем состоянии. Термическое циклирование не приводит к нарушению элементов конструкции резонансной ячейки, что обеспечивает высокую повторяемость исследуемых зависимостей.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения свойств высокотемпературных сверхпроводников в электромагнитных полях, содержащее дисковый диэлектрический резонатор, соединенный с сверхвысокочастотным генератором и индикатором, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что. с целью повышения точности и чувствительности измерений, дисковый диэлектрический резонатор выполнен с угловым секторным вырезом, в котором на поверхности одного радиального сечения

162б137 резонатор выполнен из кристалла лейкосапфира, при этом угол углового секторного выреза равен 180 . оптическая ось кристалла параллельна основанию дис5 кового диэлектрического резонатора и радиальному сечению углового секторного выреза. установлено металлическое зеркало, а поверхность другого радиального сечения служит для расположения образца, 2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения чувствительности, дисковый диэлектрический

Составитель Е. Адамова

Редактор С, Патрушева Техред М.Моргентал Корректор Т. Палий

Производственно-издательский комбинат "Г)атент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 273 Тираж 377 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5